有机铁电材料的纳米压印加工及应用研究

利用纳米压印技术制备高性能、可重复、低成本的有机纳米铁电多功能结构是开发高密度OFeRAM、OFET、ONEMS等有机电子器件是一个十分重要、极具前景的研究领域，这个新兴的纳米技术不仅为大规模、低成本制造柔性电子和传感系统提供了的独特可行的方法，其与大规模集成电路工艺的兼容性也可用于有机电子器件同主流CMOS技术的集成。这无疑将对研发新一代有机电子器件和系统以及有机电子同硅基芯片的混合集成系统起到至关重要的作用。本项目的开展将有助于提升我国在这一新的科技前沿上的竞争力和自主地位。

纳米压印是“后摩尔时代”大面积的可印制器件制备的重要技术，可以有效地弥补喷墨打印技术不可及的微纳尺度结构加工的空白。另一方面， P(VDF-TrFE) 以其良好的铁电特性性、较宽的禁带、很好的稳定性和生物兼容性，在铁电存储和逻辑器件、传感和压电器件、光电和获能器件以及生物芯片等领域有着广泛的应用前景。本项目系统地研究了P(VDF-TrFE)及相关材料的纳米热压印工艺机理和关键工艺过程，包括压印深度、温度和压力之间的联系以及压印模板表面疏水处理，开发并优化了P(VDF-TrFE)的热纳米压印工艺，制备了P(VDF-TrFE)纳米线阵和纳米点阵，表征和研究了P(VDF-TrFE) 薄膜在二维、一维、零维纳米尺度下的尺寸效应，探索了利用纳米压印技术制备有机铁电薄膜多位存储器和数字微流器件等方面的应用。项目还首次利用两次纳米压印工艺在P(VDF-TrFE)有机铁电薄膜上制作出了微纳复杂结构，结合纳米压印和卷曲（Roll-up）技术实现了纳米结构的微弹簧及微米卷等三维结构，研发了P(VDF-TrFE)同单壁碳纳米管（SWCNTs）的复合材料，探索了纳米压印制备的P(VDF-TrFE)微纳结构和极化表面的细胞诱导生长。本项目的执行使我们在有机铁电材料的纳米压印加工及其应用领域得以有效的技术积累，并获得了显著的国际学术影响。